Zloženie kremíkovej chémie. Optimalizácia nového spôsobu získania čistého kremíka
Na izoláciu čistého kremíka sa chemikov správajú kremenný piesok s horčíkom. Silikón sa platí aj pri vysokých teplotách a dokonca aj "pestovaných". Metóda Czokralsky umožňuje použitie tlaku, teploty a kremičitej zlúčeniny na získanie kryštálov čistej látky.
Život
Silikónové zlúčeniny sa aktívne používajú v domácnosti a ľudskej farme, v priemysle. Kvartz piesok sa používa pri získavaní skla a cementu. Silikátový priemysel je pomenovaný na počesť silikónu, "druhé meno", ktorého "Silicium". Silikáty sa používajú v poľnohospodárstvoPri hnojení pôdy. Získa sa tiež silikátové lepidlo tiež na základe kremíkových zlúčenín.Rádioelektronika
Silikón má jedinečné rádiové elektronické vlastnosti. Čistý silikón je polovodič. To znamená, že môže vykonávať prúd za určitých podmienok, keď je zóna vedenia malá. Ak je oblasť vedenia veľká, kremíkový polovodič sa zmení na silikónový izolátor.Polovodičové vlastnosti non-metallol kremík viedli k vytvoreniu tranzistora. Transistor je zariadenie, ktoré vám umožní ovládať pevnosť napätia a prúdu. Na rozdiel od lineárnych vodičov majú kremíkové tranzistory tri hlavné prvky - zberateľ, "zbieranie" prúdu, databázu a vysielač, výstužný prúd. Vzhľad tranzistora spôsobil "elektronický boom", viedol k vytvoreniu prvých počítačov a domácich spotrebičov.
Počítače
Siliconove úspechy v elektronike nezostali bez povšimnutia v počítačovom technike. Najprv chceli spracovatelia robiť z "drahých" typických polovodičov, napríklad Nemecka. Avšak, jeho vysoká cena neumožňovala dať výrobu Nemeckých dosiek na toku. Potom sa skrutky z IBM rozhodli riskovať a vyskúšať ako materiál pre "srdce" počítačového systému kremíka. Výsledky to nebudú čakať.Silikónové dosky sa ukázali byť pomerne lacné, čo bolo obzvlášť dôležité na samom začiatku generácie počítačového priemyslu, keď tam bolo veľa manželstva a niekoľkých potenciálnych kupujúcich.
Dnes, silikónové mikroobvody dominujú počítačového priemyslu. Čisté kryštály silikónov pre procesory a regulátory sa naučili rásť v podmienkach výrobných podmienok, materiál je ľahko ovládateľný. A hlavná vec - silikón umožnil zdvojnásobiť počet prvkov na procesore každé dva roky (zákon o Moore). Tak, na silikónovej schéme rovnakej veľkosti, čoraz viac tranzistorov a iných logických prvkov sa stáva čoraz viac a viac. Kremík dovolený informačné technológie Maximálne efektívne.
Kurz práce na téme:
Optimalizácia novej metódy potvrdenia
Čistý kremík.
Pripravený: Pobrežný Daniel
Subbotin Dmitry.
Vodca:
moskva. Sunz Moscow State University
2012
Úvod
Téma získania polykryštalického kremíka pomocou aluminoothémie je relevantná pre skutočnosť, že sa ustanovuje zváženie novej metódy na výrobu polykryštalického kremíka bez rozsiahlych nákladov na materiálové a časové zdroje. Produkt vyrobený touto metódou môže byť lacná surovina na ďalšie spracovanie.
Táto práca je nová v tom, že používa najjednoduchšiu, predtým nevyužitú metódu na získanie čistého kremíka.
V budúcnosti sa v rámci prevádzky získa požadovaný produkt - polykryštalický kremík, spôsob regenerácie oxidu kremičitého hliníkom.
Úlohy práce:
1. Analýza moderných metód na získanie kremíka;
2. Optimalizácia nového spôsobu získania konečného produktu.
Kremík ako prvok.
Silikón v prírode.
Podľa prevalencie v zemskej kôre silikónu, medzi všetkými prvkami, trvá druhé miesto (po kyslíku). Silikón predstavuje 27,7% hmotnosti zemskej kôry. Silikón je súčasťou niekoľkých stoviek rôznych prírodných kremičiva. Medzi nimi, AL4 (OH) 8 Kaolinit, TOPAZ AL2 (SiO4) Fe2, Aluminosilikáty (pole Spasps, Mica, íly minerály atď.). Rozšírené a oxid kremičité alebo oxid kremičitý (IV) - SiO2 (riečny piesok, kremeň, flint atď.), Ktorý tvorí približne 12% zemskej kôry (hmotnosť). Vo voľnej forme kremíka v prírode sa nenachádza. SiO2 Silicon je tiež súčasťou zloženia rastlinných a živočíšnych organizmov.
Chemické a fyzikálne vlastnosti kremíka.
Silikón (Silicia) Si, Chemical Element IV Skupina periodický systém, Atómové číslo 14, atómová hmotnosť 28,0855. Pozostáva z troch stabilných izotopov (92,27%), (4,68%) a (3,05%). Konfigurácia vonkajšieho elektrónového plášťa silikónového atómu -; Stupeň oxidácie kremíka je +4 ako najstabilnejší, rovnako ako +3, +2 a +1. Atómový Radius -0,133, iónový polomer - 0,040 nm s koordinačným číslom 4 a 0,054 nm s koordinačným číslom 6), kovalentný polomer je 0,1175 nm.
Kompaktný silikón je strieborná sivá látka s kovovým leskom. Kryštálová mriežka stabilnej modifikácie kubického bazátu-centra, typu diamantu. (Pozri prílohu.) Pri vysokých tlakoch existujú aj iné polymorfné modifikácie: pri 20 gPa - silikón I s tetragonálnou mriežkou, nad 20 gPA - silikón II s kubickým mriežkou a silikónom III s šesťhrannou mriežkou. Za normálnych podmienok, krehkých krehkých a pri teplotách nad 800 ° C sa stáva plastom. Elektrofyzikálne vlastnosti kremíka závisia od povahy a koncentrácie prítomných a konštrukčných defektov nečistôt. Na získanie silikónových monokryštálov s vodivosťou otvorov, používajte legujúce prísady B, AL, GA, v elektronickej vodivosti - p, as, sb. Nečistoty AU, CU, FE, MN, V a niektorých iní výrazne znižujú životnosť súčasných nosičov v silikónových monokryštále. Maximálna rozpustnosť nečistôt v kremíku sa pozorovalo pri teplote v ° C. Elektrické vlastnosti kremíka sa môžu dôrazne zmeniť počas tepelného spracovania. Tak, zahrievanie jednotlivých kryštálov obsahujúcich kyslík, až 400-500 ° C vedie k zvýšeniu elektrónovej vodivosti a s postupným zahrievaním na ° C, tento efekt zmizne. Zvyčajne tepelné spracovanie vedie k významnému zníženiu životnosti reproduktora.
Pri nízkych teplotách je kremík chemicky inertný, ale keď sa zahrieva, jej reaktivita prudko zvyšuje. Zvlášť aktívny roztavený kremík. Koordinačný počet silikónových atómov 4, niekedy 6, napríklad vo fluorosilikátoch obsahujúcich aniónu. Zlúčeniny, kde je silikón formálne bivalentný, zrejme obsahuje pripojenie SI-SI a spravidla polyméru. Kvôli oxidu odolného oxidu kremičitého, ktorý tvorí na povrchu, dokonca aj pri zvýšených teplotách. Amorfný kremík má schopnosť rozpustiť významné množstvá rôznych plynov, primárne H2. V tomto prípade je tuhý roztok vytvorený s obsahom vodíka až 47%, nazývaného L-Si: H, ktorý má polovodičové vlastnosti. S dusíkom vyšším teplotou 1000 ° C, silikón tvorí Si3N4 nitrid silikón, s fosforu-SIP fosfid, s arzénom - SIAS2 a SIAS arzeneidmi, s uhlíkom - silikónovým karbidom SIC, s bórom - tepelne a chemicky rezistentné boridy SIB3, SIB6 a SIB12. Väčšina kovov poskytuje refraktérnym vysoko silikidom.
Biologické vlastnosti kremíka.
Pre niektoré organizmy je silikón dôležitým biogénnym prvkom. Je súčasťou podporných formácií v rastlinách a kostrových zvierat. Vo veľkých množstvách kremíka sú morské organizmy koncentrované - diamery rias, radolárrie, špongie. Svalová tkanina obsahuje (1-2) ·% silikón, kostné tkanivo - 17 ·%, krv - 3,9 mg / l. S jedlom v ľudskom tele denne prichádza až 1 g kremíka.
Silikónové zlúčeniny nie sú jedovaté, ale vdýchnutie vysoko dispergovaných častíc, a to napríklad silikát a oxid kremičitý, napríklad s výbušnými prácami, pri riadení plemien v baniach, počas prevádzky pieskovacích zariadení je mimoriadne nebezpečný. SiO2 mikročastice, ktoré spadli do pľúc, sa v nich kryštalizujú a cristaline ramená zničujú pľúcne tkanivo a spôsobujú silné ochorenie - silikos.
Získajte úplný textHistória aplikácie
Prírodné zlúčeniny silikónovej - oxid kremičitý (oxid kremičitý) - sú známe veľmi dlho. Staroveký dobre poznal drahokamu, alebo kremeň, rovnako ako vzácne kamene, ktoré sú natreté v rôznych farbách Quartz (Amethyst, Smoky Quartz, Chalcedony, Chrysopráza, Topaz, Onyx, atď.) Z kremíka v pravekých časoch urobili prvé kamenné zbrane - tipy Pre šípky a kópie, škrabky, oheň. Pre 5. storočia sa palice používali na podpaľovanie strelného prachu v zbraniach a zbraniach, pretože keď fúkal stoličky o pazúriku, bola spálená dlhodobá iskra. Existujú dôkazy o tom, že bojovníci Alexander Macedonského, ktorí zanechali kampaň, museli mať tašku naplnenú silikón s nimi a Peter I trval a Peter I. Oba veliteľ vedel o vlastnostiach kremíka na čistenie vody. V Rusku sa urobil silikón, aby sa položil dno studní s cieľom čistiť vodu. Použitie kremíkových zlúčenín spojených s ich spracovaním je výroba skla - začala ešte Staroveký Egypt Asi 3000 rokov Bc e.
Názov Silicia alebo Kizel (Kiesel, Flint) navrhol Berzelius. Dokonca aj Thomson ponúkol názov Silicon (Silicon), ktorý bol prijatý v Anglicku a Spojených štátoch, analogicky s bórom (borbonom) a uhlíkom (uhlíkom). Slovo kremíka (silikom) pochádza z oxidu kremičitého (oxidu kremičitého); Koniec "A" bol prijatý v storočiach XVIII a XIX. Pre označenie pozemkov (oxid kremičitý, hliník, Thoria, Terbia, Glucina, Cadmia, atď.). Na druhej strane je slovo oxidu kremičitého spojené s latom. Silex (silný, flint).
Ruské meno kremíka pochádza z slovami viniča, kremitiky, silného, \u200b\u200bstierania, cessica (zasiahli železo o páse na získanie iskier) a iných. V ruskej chemickej literatúre skoré XIX. v. Tam sú "mená oxidu kremičitého" (Zakharov, 1810), "Sila" (Solovyov, Dvigubsky, 1824), "Flint" (strach, 1825), "Silika" (Iovsky, 1827), "Silica" a "Silicon" (HESS " , 1831).
Elementary Silicon bol získaný len v XIX storočí, hoci pokusy o rozkladanie oxidu kremičitého prevzal Shehele a Lavoisier, Davy (pomocou Voltovho príspevku), Gay Loussak a Trenar (chemická cesta). Britzelius, ktorý sa snaží rozkladať oxid kremičitý, ho zahreje v zmesi so železným práškom a uhlím na 1500 ° C a dostal ferrosilicu. Iba v roku 1823 počas štúdií zlúčenín lúžovacej kyseliny, vrátane SIF4, dostávali voľný amorfný kremík ("radikálny oxid kremičitý") interakciu fluoridu kremíka a pary draselného. Svätý Clare Deville v roku 1855 dostal kryštalický kremík.
Používanie kremíka v modernom priemysle.
K dnešnému dňu, Silicon bol v mnohých oblastiach priemyslu rozšírený.
Technický kremík nájde aplikácie ako suroviny pre metalurgické odvetvia. Používa sa ako zložka zliatin (bronz, silumina); deoxidizér pri tavenia liatiny; Vlastnosti kovov alebo legujúceho prvku, napríklad pridanie určitého množstva kremíka pri výrobe transformátorových ocelí zvyšuje donucovaciu silu (demagnetizačné vonkajšie magnetické pole) hotového výrobku.
Technický kremík sa používa ako suroviny na výrobu čistiaceho polykryštalického kremíka a purifikovaného metalurgického kremíka.
Silikón - suroviny na výrobu silikónových materiálov (zlúčeniny, v molekulách, z ktorých existuje prepojenie medzi atómami kremíka a uhlíka) a silány.
Niekedy sa používa kremík technickej čistoty a jeho zliatiny so železnou ferosilikáciou, na výrobu vodíka v poli. Silikón sa rozpustí v horúcom roztoku alkalického roztoku s uvoľňovaním vodíka: Si + 4NAOH \u003d Na4SIO4 + 2H2.
Ultrapulu Silicon sa používa na výrobu jednotlivých elektronických zariadení (nelineárnych pasívnych prvkov elektrických obvodov) a jedným čipovým čipom.
Čistý silikón, supercínový odpad silikón, purifikovaný metalurgický kremík vo forme polykryštálov sú hlavnou surovinou pre slnečnú energiu.
Monocryštalický kremík - okrem elektroniky a slnečnej energie používanej na výrobu zrkadiel plynových laserov.
Zlúčeniny silikónových kovov - silikátorov sú široko konzistentné v priemysle (napríklad elektronické a atómové) materiály so širokou škálou užitočných chemických, elektrických a jadrových vlastností (odolnosť voči oxidácii, neutrónovom atď.). Silicidy mnohých prvkov sú dôležité termoelektrické materiály.
Silikónové zlúčeniny slúžia ako základ pre výrobu skla a cementu. Silikátový priemysel sa zaoberá výrobou skla a cementu. Vyrába tiež kremičitanu keramiku - tehlu, porcelánu, fajčenie a výrobky z nich.
Silikátové lepidlo, ktoré sa používajú v stavebníctve ako sekvencia, a v pyrotechnike av každodennom živote na lepenie papiera.
Získavajú sa aj silikónové oleje a silikóny - materiály založené na silikónových zlúčeninách.
Pestovanie kryštálov
Väčšina spôsobov získania čistého kremíka je spojená so získaním poly-alebo jednotlivých kryštálov.
Príčiny a podmienky tvorby kryštálov
Získajte úplný textMateriálové častice (atómy, molekuly, ióny), goréska alebo kvapalné (roztavené) látky, ktoré majú vysokú kinetickú energiu, sú v kontinuálnom pohybe. Z času na čas čelia, tvoria baktérie - mikroskopické fragmenty budúcej štruktúry. Najčastejšie sa takéto embryá rozpadne, čo je spojené buď s vlastnými osciláciou, alebo s bombardovaním ich voľnými časticami. Avšak, na spustenie kryštalizácie, je potrebné, aby zárodok dosiahol kritickú hodnotu, t.j. obsahoval taký počet častíc, v ktorých by pridanie ďalšej častice, aby rastúce embryo energeticky výhodnejšie ako jeho rozpad. Takáto príležitosť pre väčšinu látok sa prejavuje buď znížením teploty, v dôsledku čoho sa znížia výkyvy teploty, alebo so zvýšením koncentrácie látky v roztoku alebo plynu, čo vedie k zvýšeniu pravdepodobnosti časť častíc navzájom, to znamená, že vznik embryí.
Preto sa teda kryštálový rast môže považovať za spôsob, ktorým sú najmenšie kryštalické častice embryá - dosahujú makroskopické veľkosti. Okrem toho, kryštalizácia pokračuje vo všetkých zväzkoch, ale len tam, kde vznikajú embryá. Faktory ovplyvňujúce vzhľad embryí nie sú len hypotermií a zvýšenie koncentrácie roztoku alebo viskozity taveniny, ale aj prítomnosť cudzích rozpakov kryštálov alebo prachu, na povrchu, z ktorých sa zhromažďujú častice, zjednodušujú začiatok kryštalizácie.
Proces kryštalizácie je energeticky výhodný. Rastúci kryštál nerobí rovnovážnu formu vzhľadom na skutočnosť, že rôzne zmeny podmienok kryštalizácie ovplyvňujú: teplota, tlak, gravitáciu, chemické zloženie a strednú dynamiku atď.
Rastové mechanizmy kryštálov
Na konci Storočia XIX. Americký fyzik J. Gibbs (), francúzsky fyzik P. Curie a ruská kryštalografia na termodynamickom základe bola vyvinutá kvantitatívna teória pôvodu a rast kryštálov. O niečo neskôr, v 20s. XX storočia, nemecký fyzik M. Volmer () Teória spontánneho nukleácie kryštálov a ich rast bol predložený.
Po termodynamickom výučbe Gibbs v roku 1927 sa získali teoretické diela nemeckého fyzikálno-chemist V. Kossel (1888 - 1956) a bulharskej fyziky (1, ktorá vyslala začiatok molekulárnej kinetickej teórie kryštálu rastu. Uvažovali sa Rast perfektného kryštálu (zbavený defektov, nevyhnutných v reálnych kryštáloch) s nevýznamnou nadmernou nadmernou činnosťou bez toho, aby sa zohľadnili nedokonalosti reálnych kryštálov a účinkov kryštalizačného média. Táto teória vysvetlila fenoménu rastu kryštálov vrstiev z hľadiska Atómový molekulárny stav rastúceho povrchu kryštálu, vztiahnuté na energetickú priaznivú sleposť pridávania jednotlivých častíc látky v rôznych polohách na povrchoch bez kryštálov povrchových defektov.
V procese rastu vznikajú buď atómové hladké alebo atómové hrubé hrany. Atómové-hladké tváre rastú pomocou sedimentu vrstiev látky a zostávajú v procese rastu makroskopicky ploché. Takýto rast sa nazýva tangenciálne alebo vrstvy. Zároveň sa miera rastu rôznych tvárí bude iná. Výsledkom je, že kryštály budú rásť vo forme polyhedrónu.
Kryštály s atómovými hrubými hranami môžu pripojiť častice z makroskopického hľadiska na takmer akýkoľvek bod povrchu. Takýto rast sa nazýva normálna. Zároveň bude miera rastu okrajov kryštálu v rôznych smeroch približne rovnaká a kryštály získajú zaoblené formy. Rast v atómových drsných rovinách a koncoch krokov si vyžaduje len potenciálne prekážky na vkladanie jednotlivých atómov alebo molekúl. Rast atómových hladkých povrchov vyžaduje tvorbu krokov, t. J. Na rast každej novej vrstvy je potrebné objaviť na povrchu nového embrya, a to nie je vždy možné z dôvodu nedostatku nasávania. V tomto prípade sa rast vyskytuje len pohybom existujúcich krokov. Prvý proces z energetického hľadiska je teda výhodnejší.
Okrem toho, pokraj reálnych kryštálov je takmer nikdy ideálny. Vždy existujú porušovanie na ich povrchy - vady, vďaka ktorým vznikajú skrutkové a okrajové dislokácie. Vzostup tváre sa vyskytuje na špirálii nezmierňovaním jednej vrstvy na druhú. A takýto nárast môže dôjsť k tomu, koľko malých rukávov a dokonca aj z výparov. Dislokácie sú preto kontinuálne aktívnym zdrojom vrstiev a odstrániť potrebu objaviť sa na povrchu rastúcej čeme dvojrozmerných embryí.
Crystal Rast tvary
Monocryštály sú úplne odlišné formy a veľkosti (pozri prílohu), ale pri rôznych odchýlkach od ideálnych podmienok kryštalizácie (napríklad exotické útvary rastú vo viskóznych, kontaminovaných alebo ťažko osôb). Skúsenosti ukazujú, že s malými návrhmi a supercolením na rastovej rastline sú dokonalé - triedy - formy kryštálov. S nárastom odchýlky od rovnováhy sa kryštály menia svoj vzhľad, otočia sa na kostry, dendritov (z gréčtiny. Dendron - strom), závitové útvary alebo sférické kryštály. Tieto formy sa líšia v skutočnosti, že kostrové kryštály sú jednotlivé kryštály a dendrity sú najčastejšie polykryštalické útvary.
Získajte úplný textVady kryštálov(pozri prílohu)
Kryštálové defekty sa nazývajú akékoľvek porušenie ideálnej periodicity kryštalickej mriežky a rozlišovať niekoľko odrôd defektov v dimenzii: nula-dimenzionálne (bod), jednorozmerné (lineárne), dvojrozmerné (ploché) a trojrozmerné (objem) chyby.
Všetky defekty, ktoré sú spojené s vysídlením alebo nahradením malých skupín atómov (vlastné bodu defekty), sa aplikujú na zerimerové kryštálové chyby. Vyskytujú sa pri zahrievaní, dopingu, v procese rastu kryštálu a v dôsledku ožarovania žiarenia.
Bodkované chyby zahŕňajú:
Analýza metódou rastrovej elektrónovej mikroskopie bola vykonaná na zariadení Leo Supra 50 VP (Nemecko). Zvýšenie streľby mikrografov bol z × 500 až × 100 000.
Mikrografy sa ukázali na fuzzy, pretože pre tento spôsob mikroskopie musí byť vzorka vodičom a kremík je polovodič. Ale napriek tomu môžu byť kryštalické telá zvážiť na fotografiách s malým zväčšením.
Analýza píkov röntgenového diagramu ukázala, že produkt je prítomný veľký počet nečistoty ťažkostí a extrémne inertných zlúčenín hliníka a oxidov kremíka. Na základe týchto údajov je možné dospieť k záveru, že technika je nedokonalá a potrebuje ďalšie zdokonalenie.
Literatúra:
1., vláknité kryštály, M., 1969;
2. Moderné kompozitné materiály, ed. L. Butman a R. Kroka, Lane. Od angličtiny, M., 1970;
3. Monocrystall vlákna a materiály zosilnené, perie. Od angličtiny, M., 1973; Kelly A.,
4. Materiály s vysokou pevnosťou. Od angličtiny, M., 1976; .
5. Rast vláknových a lamelových kryštálov z pary, M., 1977;
6. Plnivá pre moderné kompozitné materiály, na. \\ T Od angličtiny, M., 1981; .
7. budúce materiály. Na vláknitých kryštáloch kovov. M., 1989.
8., Hliníková produkcia feroallogénov a ligatúr, M., 1963.
9. Časopis "Chémia a život" 1982, 3 vydanie, str. 63.
10. Bulaš s kryštalografickými základmi. M.: ALFA-M, 1989. - 156 p.
11. Egorov-Tismenko a Crystalochemistry: Učebnica. - M.: KDU, 2005. - 592 p.
12., Shafranovsky. M.: GOSGEO - LTHIZDAT, 1955 - 215s.
Silikón je jedným z najčastejších prvkov v zemskej kôre. Je to (hmotnosť.) Súčasťou Zemiovej kôry, ktorá je k dispozícii našej štúdii, pričom druhé miesto po kyslíku. V prírode sa silikón nachádza len v oxid kremičitom (oxid), nazývaný anthydrid kremičitý alebo kremičitan a vo forme silikónových solí (kremičitanov), čo je najrozšírenejšie v prírode aluminosilikáty, t.j. kremičitany, ktoré sú zahrnuté, hliník zahŕňajú Pole Swipes, Mica, Kaolín atď.
Ako uhlík, vstupujúci do všetkých organických látok, je základným prvkom rastlinného a živočíšneho kráľovstva, takže kremík je hlavným prvkom v kráľovstve nerastov a skál.
Vo väčšine organizmov je obsah kremíka veľmi malý. Niektoré morské organizmy sa však hromadia veľké množstvá kremíka. Na ich bohaté morské rastliny zahŕňajú diathom rias, mnoho kremíkových zvierat obsahujú rádiolidy, kremíkové špongie.
Voľný kremík je možné získať kalcináciou s jemným bielym pieskom horčíka, ktorý je oxid kremičitý:
Zároveň sa vytvorí hnedý prášok amorfného kremíka.
Silikón rozpustný v roztavených kovoch. S pomalým ochladením roztoku kremíka v zinku alebo v hliníku sa kremík uvoľňuje vo forme dobre vytvorených kryštálov oktaedrovej formy. Crystal Silicon má oceľové trblietky.
Kryštály silikónu s vysokou čistotou, ktoré majú minimálny počet defektov konštrukcie, sú charakterizované veľmi nízkou elektrickou vodivosťou. Nečistoty a porušovanie štruktúry štruktúry ostro zvyšujú ich vodivosť.
Silikón sa používa hlavne v metalurgii av polovodičovej technike. V metalurgii sa používa na odstránenie kyslíka z roztavených kovov a slúži ako neoddeliteľná súčasť mnohých zliatin. Najdôležitejšie z nich sú zliatiny na báze železa, medi a hliníka. V polovodičovej technológii sa silikón používa na výrobu fotobunkcií, zosilňovačov, usmerňovačov. Semicons-založené polovodičové zariadenia, ktoré vydržali vykurovanie predtým, čo rozširuje ich rozsah.
V priemysle sa silikón získa obnovenie oxidu kremičitého s koksom v elektrických peciach:
Silikón získaný podľa tohto spôsobu obsahuje nečistoty. Vyžaduje sa na výrobu vysoko čistých silikónových polovodičových zariadení. Prírodný oxid kremičitý je preložený do takejto zlúčeniny silikónu, ktorý je prístupný hlbokým čistením. Kremík sa potom izoluje z výslednej čistej látky tepelným rozkladom alebo redukčným činidlom. Jedným z týchto spôsobov je previesť oxid kremičitý v chloridoch kremíka, čistenie tohto produktu a obnovenie silikónu z neho s vysokou čistotou zinku, veľmi čistý kremík môže byť tiež získaný tepelným rozkladom kremíka alebo silánu.
Výsledný kremík obsahuje veľmi malé nečistoty a je vhodné na výrobu niektorých polovodičových zariadení. Ak chcete získať ešte čistič, je podrobený dodatočným čistením, ako je napríklad zóna tavenie (pozri § 193).
V chemických vzťahoch je silikón, najmä kryštalický, nízko-účinný; Pri izbovej teplote je priamo spojená len s fluórom. Pri zahrievaní je amorfný kremík ľahko pripojený k kyslíku, halogénom a sivým.
Kyseliny, okrem zmesi fluoridového vodíka a kyseliny dusičnej, nekonajú na kremíku, ale zásadité reaguje s ním, zvýrazňujúcou vodíkovi a tvorí soli kyseliny kremičitej:
V prítomnosti alkalických stôp, ktoré zohrávajú úlohu katalyzátora, oxid kremičitý posuny vodík z vody.
Ak sa zmes piesku a koksu, prevzatá v určitom pomere, sa získa v elektrickej peci, potom sa získa kremíková zlúčenina s karbidom uhlíka, nazývaná Carborund:
Čistý karburén - bezfarebné veľmi pevné kryštály (hustota 3.2). Technický produkt sa zvyčajne maľuje nečistôt v tmavosivej farbe.
Podľa vnútornej štruktúry je karbarund diamant, v ktorom polovica atómov uhlíka je rovnomerne nahradené atómami kremíka. Každý atóm uhlíka sa nachádza v strede tetrahedronu, z toho sú atómy kremíka; Na druhej strane, každý atóm kremíka je obklopený štyrmi atómami uhlíka podobným spôsobom. Kovalentné väzby spájajúce všetky atómy v tejto štruktúre, ako v diamante, sú veľmi trvanlivé. To vysvetľuje veľkú tvrdosť carborundund.
Carborundund sa získa vo veľkých množstvách; Jeho použitie sa mení a je spojený s jeho vysokou tvrdosťou a žiaruvzdorným. Karbard prášok vyrába brúsne kotúče, tyče, brúsny papier. Na to vyrába dosky na výstavbu podláh, platforiem a prechodov v metre a na stanici. Hlúpy a podšívka pre rôzne pece sú pripravené z neho. Zmes karbardov a silikónových práškov slúži ako materiál na výrobu silita tyčí pre elektrické pece.
Pri vysokej teplote, kremík prichádza do spojenie s mnohými kovmi, tvoriacich silikidy. Napríklad, keď sa oxid kremičitý sa zahrieva s nadbytkom kovového horčíka, rekonštrukčný kremík sa kombinuje s horčíkom, tvorí silicid horečnatý.
Chemical Silicon Sign SI, Atómová hmotnosť 28,086, Kernel nabitie +14. Ako sa nachádza v hlavnej podskupine skupiny IV v treťom období. Toto je analóg uhlíka. Elektronická konfigurácia elektronických vrstiev silikónového atómu LS 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P2. Štruktúra externej elektronickej vrstvy
Štruktúra vonkajšej elektrónovej vrstvy je podobná štruktúre atómu uhlíka.
Zistil sa vo forme dvoch alrotropných modifikácií - amorfné a kryštalické.
Amorfný - hnedý prášok, ktorý má niekoľko väčšej chemickej aktivity ako kryštalický. Pri normálnej teplote reaguje s fluórom:
Si + 2F2 \u003d SIF4 pri 400 ° C - s kyslíkom
Si + O2 \u003d SiO2
V tavenine - s kovmi:
2 mg + si \u003d mg2si
Kryštalický kremík je pevná krehká látka s kovovým leskom. Má dobrú tepelnú a elektrickú vodivosť, ľahko rozpustila v roztavených kovoch, tvarovanie. Kremíková zliatina s hliníkom sa nazýva silikón, kremíková zliatina s železným ferosilicia. Hustota kremíka 2.4. Teplota topenia 1415 °, bod varu 2360 °. Kryštalický kremík - látka je skôr inertná a v chemických reakciách s ťažkosťami. S kyselinami, napriek dobre viditeľným kovovým vlastnostiam, silikón nereaguje a alkálie reaguje, tvoriť soli kyseliny kremičitej a:
SI + 2KON + H2O \u003d K2SIO2 + 2H2
■ 36. Aká je podobnosť a aký je rozdiel medzi elektronickými štruktúrami kremíka a atómami uhlíka?
37. Ako vysvetliť z hľadiska elektrónovej štruktúry silikónového atómu, prečo sú kovové vlastnosti charakteristickejšie pre kremík ako na uhlík?
38. Uveďte chemické vlastnosti kremíka.
§ 85. Silikón v prírode. Kremičitý
V prírode je silikón rozšírený veľmi široký. Približne 25% zemskej kôry padá na kremík. Významná časť prírodného kremíka je reprezentovaná SiO2 oxid kremičitý. Vo veľmi čistom kryštalickom stave sa oxid kremičitý nachádza vo forme minerálu nazývaného horským kryštálom. Oxid kremičitý a oxid uhličitý chemické zloženie sú analógy, avšak oxid uhličitý je plyn a oxid kremičitý - pevný. Na rozdiel od molekulárnej kryštálovej mriežky CO2, SiO2 oxid kremičitý silikón kryštalizuje vo forme atómovej kryštálovej mriežky, ktorej každá bunka je tetrahedron s atómom kremíka v stredových a kyslíkových atómoch v rohoch. To je vysvetlené tým, že atóm kremíka má väčší polomer ako atóm uhlíka, a nie 2 a 4 atómy kyslíka môžu byť umiestnené okolo neho. Rozdiel v vlastnostiach týchto látok je vysvetlený v štruktúre kryštálovej mriežky. Na obr. 69 vzhľad Prírodný kremeň kryštál pozostávajúci z čistého oxidu kremičitého a jeho štruktúrneho vzorca.
Crystal oxid kremičitý sa najčastejšie nachádza vo forme piesku, ktorý má biela farbaPokiaľ nie je kontaminovaný hlinitými nečistotami žltej. Okrem piesku sa oxid kremičitý často nachádza vo forme veľmi pevného minerálneho silikónu (hydratovaný oxid kremičitý). Kryštalický oxid kremičitý, natretý v rôznych nečistôt, tvorí vzácne a polodrahé kamene - AGATE, AMETYST, YASHMA. Takmer čistý oxid kremičitý sa nachádza aj vo forme kremenného a kremenného. Voľný oxid kremičitý v zemskej kôre je 12%, ako súčasť rôznych hornín - približne 43%. Celkovo viac ako 50% zemskej kôry pozostáva z oxidu kremičitého.
Silikón je súčasťou rôznych skál a minerálov - hliny, žuly, shenititov, sľudy, poľné swapy atď.
Pevný oxid uhličitý, bez tavenia, sa odstráni pri -78,5 ° C. Teplota topenia oxidu kremičitého je asi 1,713 °. Je dosť otáčať. Hustota 2.65. Koeficient dioxidu oxidu kremičitého je veľmi malý. Je veľmi dôležité pri použití skleneného materiálu povodia. Vo vode, oxid kremičitý sa nerozpustí a nereaguje s ním, napriek tomu, že je kyslý oxid a zodpovedá kyseline H2SIO3 kremíkovej. Oxid uhličitý vo vode, ako aj rozpustný. S kyselinami, s výnimkou kyseliny fluorovodíkovej HF, oxid kremičitý nereaguje, s alkálnymi soli.
Obr. 60. Štruktúrny vzorec oxidu kremičitého (A) a prírodné kremenných kryštálov (B)
Obr. 69. Štruktúrny vzorec oxidu kremičitého (A) a prírodné kremenné kryštály (B).
Pri napájaní oxidu kremičitého s uhlím sa získa silikón a potom jeho zlúčenina s uhlíkom a tvorba karbarundov v rovnici:
SiO2 + 2C \u003d SIC + CO2. Carbarund má vysokú tvrdosť, na stabilné kyseliny a alkálie je zničené.
■ 39. Aké vlastnosti oxidu kremičitého môžu byť posudzované svojou kryštálovou mriežkou?
40. Vo forme, aké minerály sa oxid kremičitý nachádza v prírode?
41. Čo je Carborund?
§ 86. Kyselina silikian. Silikát
Krytá kyselina H2SIO3 je veľmi slabá a malá odolná kyselina. Pri zahrievaní sa postupne rozkladá do oxidu kremičitého a kremíka:
H2SIO3 \u003d H2O + SiO2
Vo vode, kyselina kremičitá je prakticky nerozpustná, ale môže ľahko dať.
Kyselina kremík tvorí soli nazývané kremičitany. V prírode. Prírodné je dosť komplikované. Ich zloženie je zvyčajne znázornené ako pripojenie niekoľkých oxidov. Ak oxid hlinitý vstupuje na prirodzené kremičitany, nazývajú sa aluminosilikáty. Takéto sú biele íl, (kaolín) Al2O3 · 2SIO2 · 2H2O, pole Swipe K2O · Al2O3 · 6SIO2, Mica
K2O · AL2O3 · 6SIO2 · 2N2O. Mnohé prírodné v čistej forme sú drahokamy, napríklad, aquamarín, smaragd, atď.
Umelé kremičitany by mali byť zaznamenané kremičitan sodný Na2SIO3 - jeden z niekoľkých silikátov rozpustných vo vode. Nazýva sa rozpustné sklo a roztok - kvapalné sklo.
Silikáty sú široko používané v technike. Rozpustné sklo impregnujúce tkaniny a drevo na ochranu pred zapaľovaním. Kvapalina je súčasťou žiaruvzdorného rozmazania na lepenie skla, porcelánu, kameňa. Kiliciáty sú základom pri výrobe skla, porcelánu, férie, cementu, betónu, tehál a rôznych keramických výrobkov. Silikátové roztoky sa ľahko hydrolyzujú v roztoku.
§ 87. Sklo
Suroviny na výrobu skla sú sóda Na2CO3, vápencový SASO3 a SiO2 piesok. Všetky zložky skleneného nabíjania sa dôkladne vyčistia, zmiešajú sa a fúzujú pri teplote približne 1400 °. V procese fúzie sa uskutočňujú nasledujúce reakcie:
Na2C03 + SiO2 \u003d Na2SIO3 + CO2
CaCO3 + SiO2 \u003d CASIO 3+ CO2
V skutočnosti, zloženie skla zahŕňa kremičitany sodného a vápnik, ako aj prebytok SO2, takže zloženie bežného okenného skla: Na2O · CaO · 6SIO2. Sklenená zmes sa zahrieva pri teplote 1500 °, až kým sa oxid uhličitý úplne odstráni. Potom sa ochladí na teplotu 1200 °, pri ktorej sa stáva viskóznym. Ako amorfná látka, sklo zmäkne a postupne vytvrdne, takže je to dobrý plastový materiál. Viskózne sklo prechádza cez medzeru, v dôsledku čoho je vytvorená sklenená plech. Horúca sklenená list sa vytiahne valcami, prináša na určité veľkosti a postupne ochladzuje prúd vzduchu. Potom sa rozreže okolo okrajov a narezaním na určité listy.
■ 44. Prineste rovnice reakcií, ktoré unikajú, keď sa sklo získa a zloženie okenného skla.
Sklo - Látka je amorfná, transparentná, vo vode je prakticky nerozpustná, ale ak je rozdrvená do jemného prachu a mieša s malým množstvom vody, vo výslednej zmesi s fenolftaleinom, môžete detekovať alkáli. Pre dlhé skladovanie Alkalické v sklenenom stave Si02 v skle sa veľmi pomaly reaguje s alkáliou a sklom postupne stráca priehľadnosť.
Sklo sa stalo ľuďom viac ako 3000 rokov pred našimi éry. V staroveku boli poháre takmer rovnaké zloženie, ako v súčasnosti, ale starodácich majstrov boli vedené len vlastnou intuíciou. V roku 1750 sa podarilo rozvíjať vedecký základ Výroba skla. 4 roky zozbieralo mnoho receptov na výrobu rôznych okuliarov, najmä neželezných. Na sklenenej továrni vybudovanej ho, veľký počet vzoriek skla, ktoré boli zachované na tento deň. V súčasnosti sa používajú okuliare rôznych kompozícií s rôznymi vlastnosťami.
Kvartz sklo sa skladá z takmer čistého oxidu kremičitého a je vyriešený z horského kryštálu. Jeho veľmi dôležitým prvkom je, že má mierny koeficient expanzie, takmer 15-krát nižší ako bežné sklo. Varenie z takéhoto skla môže byť splitken s plameňom horáka a potom vynechať studená voda; \\ T V tomto prípade sa nestanú žiadne zmeny so sklom. Kvartz sklo neskončí ultrafialové lúče, a ak ho maľujete s nikel soli v čiernej farbe, oneskorí všetky viditeľné lúče spektra, ale pre ultrafialové lúče zostanú transparentné.
Kyseliny nekonajú na kremennom skle a, ale alkálie, je to výrazne žieravé. Kvartz sklo je krehkejšie ako obvyklé. Laboratórne sklo obsahuje približne 70% SiO2, 9% Na2O, 5% K2O 8% SAO, 5% Al2O3, 3% B2O3 (zloženie okuliarov nie je daná na zapamätanie).
V priemysle nájdete použitie sklárskeho jen-skoe a Pirex. Sklo IEN obsahuje približne 65% Si02, 15% B2O3, 12% WAO, 4% ZNO, 4% Al2O3. Je pevne odolný voči mechanickým účinkom, má malý koeficient expanzie, odolný voči alkálii.
Pyrexové sklo obsahuje 81% SiO2, 12% B2O3, 4% Na2O, 2% Al2O3, 0,5% AS2O3, 0,2% K2O, 0,3% SAO. Má rovnaké vlastnosti ako sklo IEN, ale ešte viac, najmä po kalení, ale menej udržateľných alkálií. Pyrex sklo vyrába predmety pre domácnosť, ktoré prechádzajú vykurovaním, ako aj časti niektorých priemyselných zariadení pracujúcich pri nízkych a vysokých teplotách.
Rôzne kvalitné sklo dávajú niektoré prísady. Napríklad oxidy vanádu nečistoty dávajú sklo, plne oddialenie ultrafialových lúčov.
Sklo, maľované v rôznych farbách. Ďalšie niekoľko tisíc farebných sklených vzoriek rôznych farieb a odtieňov pre ich mozaikové maľby. V súčasnosti sú podrobne konštruované metódy farieb skla. Mangánové zlúčeniny farebné sklo vo fialovej farbe, kobalt - modrá. , nastriekaná v hmote skla vo forme koloidných častíc, dáva mu farbu ruby, atď. Vedúce zlúčeniny dávajú sklenené trblietky, podobné brilancii drahokamu, takže sa nazýva kryštál. Takéto sklo sa ľahko spracováva, rezanie. Výrobky z neho veľmi krásne refruktujte svetlo. Pri maľovaní tohto skla sa farebné krištáľové sklo získané rôznymi prísadami.
Ak je roztavené sklo zmiešané s látkami, ktoré s rozkladom tvoria veľký počet plynov, druhý, uvoľnený, penový sklo, tvoriace penové sklo. Takéto sklo je veľmi ľahké, dobre spracované, je vynikajúci elektrický a tepelný izolátor. Prvýkrát bol prijatý prof. I. I. KHORGORODSKY.
Ťahanie nite zo skla, môžete získať takzvaný sklolaminát. Ak je impregnovaný vrstvami sklolaminát so syntetickými živicami, potom sa ukáže veľmi odolný, nie deklaratívny, dokonale spracovaný stavebný materiál, takzvaný sklolaminát. Zaujímavé je, že tenšie sklolaminát, tým vyššia jeho sila. Sklolaminát sa používa aj na výrobu celkov.
Sklenená vata je cenným materiálom, cez ktorý sa môžu prefiltrovať silné kyseliny a zásady, nie sú filtrované. Okrem toho je sklárňa dobrá tepelná izolačná látka.
■ 44. Z čoho závisí vlastnosti skla rôzne druhy?
§ 88. Keramika
Aluminosilikáty sú obzvlášť dôležité biele íl - kaolín, ktorý je základom pre získanie porcelánu a fajien. Výroba porcelánu je mimoriadne staroveká pobočka ekonomiky. Minie Porcelán - Čína. V Rusku sa porcelán dostal prvýkrát v XVIII. D, I. Vinogradov.
Suroviny na prípravu porcelánu a fajien, okrem kaolínu, slúžia ako piesok a. Zmes kaolínu, piesku a vody sa podrobí dôkladnému tenkému brúseniu v guľových mlynoch, potom sa odfiltruje prebytočná voda a dobre rozmazaná plastová hmota nasmeruje na tvarovacie výrobky. Po tvarovaní produktu sa suší a spaľuje v tunelových peciach kontinuálneho pôsobenia, kde sa najprv zahriať, potom horí a nakoniec ochladzujú. Potom sa produkt ďalej spracováva - povlak polevy, nakreslenie keramických farieb. Po každom štádiu je produkt spálený. Výsledkom je, že porcelán sa získa bielym, hladkým a brilantným. V tenkých vrstvách svieti. Fajú kaša a nesvieti.
Z červenej hlinky formulujú tehly, dlaždice, hlinité riadu, keramické krúžky pre trysky v absorbovaní a umývaní veží rôznych chemických výroby, kvetináčov. Sú tiež spaľované tak, aby nefalizovali vodou, oceľ je mechanicky trvanlivý.
§ 89. Cement. Betón
Silikónové zlúčeniny slúžia ako základ pre získanie materiálu cementu - spojivového materiálu, nevyhnutný v stavebníctve. Suroviny na prijímanie cementu sú hliny a vápenec. Táto zmes sa spáli v obrovskej šikmej rúrkovej rotujúcej peci, kde suroviny sa neustále načítajú. Po vypálení na 1200-1300 ° z otvoru umiestneného na druhom konci pece, príslušná hmota neustále vychádza - slinok. Po brúsení slinku sa otočí. Cement obsahuje hlavne kremičitany. Ak sa zmieša s vodou na vytvorenie hustého caser, a potom nejaký čas odídete na vzduchu, bude trvať reakciu s cementovými látkami, tvarovanie kryštalických kyselín a iných tuhých zlúčenín, čo vedie k stuhnutiu ("nastavenie") cementu. To už nie je preložené do predchádzajúceho stavu, takže predtým, ako sa spotrebuje cement, sa snaží starať sa o vodu. Proces cementového vytvrdzovania je dlhý, a získava skutočnú silu len za mesiac. Je pravda, že existujú rôzne stupne cementu. Zvyčajný cement, ktorý uvažoval s nami, sa nazýva silikát alebo portlandský cement. Z oxidu hlinitého, vápenca a oxidu kremičitého vyrába rýchlo kalenie upínacieho cementu.
Ak miešate cement s sutinami alebo štrkom, potom sa získa betón, ktorý je už nezávislý stavebný materiál. Drvený kameň a štrk sa nazývajú plnivá. Betón má vysokú pevnosť a odoláva ťažkým zaťaženiam. Je to vodné vozidlá, požiare. Keď sa zahrieva takmer nestráca silu, pretože je to veľmi malá tepelná vodivosť. Betón mrazov, oslabuje rádioaktívne žiarenie, takže sa používa ako stavebný materiál pre hydrotechnické štruktúry, pre ochranné škrupiny jadrových reaktorov. Betón je zvolené kotly. Ak je zmiešaný cement s penivým činidlom, tvorí penové penové betónové bunky. Takýto betón je dobrý zvukproger a ešte menej ako obyčajný betón, vykonáva teplo.
Vlastnosti 14 SI.
|
Atómová hmota |
28,086 |
clark, na.% (Spoločný charakter) |
16,7 |
|
Elektronická konfigurácia * |
Stav agregácie (n. u.). |
pevný |
|
|
0,132 |
Farba |
tmavo sivý brilantný |
|
|
0,034 |
1423 |
||
|
Ionizačná energia |
8,151 |
2355 |
|
|
Relatívna elektrická negativita |
1,74 |
Hustota |
2,3263 |
|
Možné stupne oxidácie |
4, +2, +4 |
Štandardný potenciál elektród |
* Uvádza sa konfigurácia vonkajších elektronických hladín atómu prvku. Konfigurácia zostávajúcich elektronických úrovní sa zhoduje s tým pre ušľachtilý plyn, ktorý predchádzajúce obdobie a vyššie uvedené v zátvorkách.
Nájsť v prírode.Silikón po kyslíku je najbežnejší prvok v zemskej kôre. Na rozdiel od uhlíka v bezplatnom stave silikónu sa nenašiel. Najbežnejšie zlúčeniny sú oxid kremičitý (IV) Si02 a soli kyseliny kremíka - kremičitany. Tvoria puzdro zemskej kôry. Silikónové zlúčeniny sú obsiahnuté v organizmoch rastlín a zvierat.
Prírodné silikáty majú komplexnú zloženie a štruktúru. Tu je zloženie niektorých prírodných kremičitanov: pole Spar na 2 O × Ал 2 o 3 x 6SIO 2, azbest 3Mgo × 2SIO 2 x 2H 2 O, Cutton do 2 × 3al 2 o 3 x 6sio 2 x 2H 2 O, Kaolinitída 3AL 2 O 3 x 2SIO 2 × 2H 2 O.
Silikáty obsahujúce oxid hlinitý v ich zložení sa nazývajú aluminosilikáty. Z vyššie uvedených kremičitanov sú aluminosilikáty priepasť, kaolinitída a sľuda. V prírode sú hlinitosilikáty najbežnejšie, ako napríklad v teréne spatts. Časté sú tiež zmesi rôznych kremičitanov. Takže, skalné skaly - grény a gneisses - pozostávajú z kryštalického kremeň, poľa top a sľudy.
Hlavným produktom zničenia je minerálna kaolinitída - hlavná zložka bielej hliny. V dôsledku toho sa vytvorili hlinku, piesok a soli.
Dostať sa.V priemysle sa silikón získava reštaurovaním Koksov SiO 2 v elektrických peciach:
V laboratóriu sa ako redukčné činidlá používajú horčík alebo hliník:
Najvýraznejší kremík sa získa obnovením tetrachloridu kremičitého s pármi zinkami:
Aplikácia. Silikón sa používa ako polovodič. Vyrába sa z neho, tzv. Solárne panely, ktoré premení ľahkú energiu na elektrickú energiu (napájanie kozmických lôžkových radoátov). Silikón sa používa v metalurgii, aby sa získali kremičité ocele s vysokou tepelnou odolnosťou a absorpciou kyseliny.
Fyzikálne vlastnosti. Kryštalický kremík je tmavo sivá látka s oceľovým leskom. Štruktúra kremíka je podobná štruktúre diamantu. Vo svojom kryštále je každý atóm obklopený tetrahedrally štyrmi ďalšími a je spojený s kovalentnou väzbou, ktorá je oveľa slabšia ako medzi atómami uhlíka v diamante. V kremickom krištáľu, aj za normálnych podmienok, niektoré z kovalentných väzieb sú zničené. Preto má voľné elektróny, ktoré určujú malú elektrickú vodivosť. Pri osvetľovaní a vykurovaní sa zvyšuje počet zničených dlhopisov, čo znamená, že počet voľných elektrónov sa zvyšuje a zvyšuje sa elektrická vodivosť. To by malo vysvetliť polovodičové vlastnosti kremíka.
Kremík je veľmi krehký, jeho hustota je 2,33 g / cm3. Podobne ako uhlie, označuje žiaruvzdorné látky.
Silikón pozostáva z troch stabilných izotopov: 28 14 SI (92,27%), 29 14 SI (4,68%) a 30 14 S.i (3,05%).
Chemické vlastnosti.Podľa chemických vlastností kremíka, podobne ako uhlík, je nekovový, ale jeho nealtallium je menej výrazný, pretože má väčší atómový polomer. Pretože atómy kremíka na vonkajšej úrovni energie sú 4 elektróny, potom sa kremík vyznačuje stupňom oxidácie As -4 a +4 (je známa zlúčenina silikónu, kde jeho oxidácia je +2).
Silikón za normálnych podmienok je celkom inertný, ktorý by mal byť vysvetlený silou jej kryštálovej mriežky. Priamo interaguje len s fluórom:
Kyseliny (s výnimkou zmesi Plavk HF a dusíka HNO3) nekonajú na kremíku. Rozpustí sa však v hydroxidoch alkalických kovov, tvorí kremičitan a vodík:
Z dvoch alrotropných modifikácií kremíka - kryštalického a amorfného - chemicky aktívne je amorfný kremík. Reaguje s kyslíkom pri zahrievaní, tvarovanie SiO 2:
rovnako ako so všetkými halogénmi, napríklad:
Pri vysokej teplote sa kremík kombinuje s uhlíkom, tvarovaním carborundum SIC:
Carborundová má diamantovú kryštálovú mriežku, v ktorej je každý silikónový atóm obklopený štyrmi atómami uhlíka a naopak a kovalentné väzby sú veľmi trvanlivé, ako v diamante. Preto je podľa tvrdosti blízko diamantu. Karbid kremíka produkuje brúsenie kameňov a mletie kruhov.
Silicid horečnatý.V reakciách s únikom aktívnych kovov silikátory Silikón pôsobí ako oxidačné činidlo:
Pri vysokých teplotách sa silikón obnoví mnoho kovov z ich oxidov.
Sylan.Pod krokom na silikátoroch kyseliny chlorovodíkovej, najjednoduchšie pripojenie vodíka Silikón sylan Sih 4:
Sylan - jedovatý plyn s nepríjemnou vôňou, samof-návrh vo vzduchu:
Oxid kremičitý (IV).Oxid kremičitý (IV) sa tiež nazýva oxid kremičitý. Ide o pevnú žiaruvzdornú látku (teplota topenia 1700 ° C), široko distribuovaná v prírode v dvoch typoch: 1) kryštalický oxid kremičitý - vo forme kremenného minerálu a jeho odrôd (horský kryštál, chalcedony, AGATE, Jasper, Flint); Quartz je základom kremenných pieskov, ktoré sú široko používané v stavebníctve av kremičitanom priemysle; 2) amorfný oxid kremičitý - Vo forme minerálneho opálu Sio 2 × strhnúť H20; Zemné formy amorfného oxidu kremičitého sú diatómou, trepal (informačná pôda); Príklad umelého amorfného bezvodého oxidu kremičitého môže slúžiť ako silikagél, ktorý sa získa z metasilikátu sodného:
Silikagél má vyvinutý povrch, a teda adsorbuje vlhkosť.
Pri 1710 ° C Quartz sa topí. S rýchlym ochladením spotrebiteľov roztavenej hmotnosti, kremenného skla. Má veľmi malý rozširujúci koeficient, vďaka ktorým horúcim kremenným sklom neprepracuje s rýchlym chladením vody. Od kvartzového skla vyrobené laboratórne jedlá a nástroje pre vedecký výskum.
Najjednoduchší vzorec oxidu kremíka (IV) SO 2. Podobne ako vzorec oxidu uhličitého (IV) sO 2. . Medzitým sú fyzikálne vlastnosti z nich ostro odlišné (SiO 2 - pevný CO 2 - plyn). Tento rozdiel je vysvetlený štruktúrou kryštálových mriežok. C0. 2 kryštalizuje v molekulárnej mriežke, Sio 2 - V atóme. KonštrukciaSio 2. Obraz roviny môže byť zastúpený takto:
Koordinačný počet atóm uhlíka v pevnej CO2 je 2 a kremík v Si02 je 4 rovný 4, ktorý sa uzatvára každý kremíkový atóm sa uzatvára v tetrahedróne 4 atómov kyslíka. Súčasne sa atóm kremíka nachádza v centre a atómy kyslíka sa nachádzajú pozdĺž vrchov tetrahedronu. Celý kúsok oxidu kremičitého môže byť považovaný za kryštál, ktorého vzorec (SiO 2) N. Táto štruktúra oxidu kremičitého (IV) určuje jeho vysokú tvrdosť a žiaruvzdorný.
Chemickými vlastnosťami oxidu kremičitého (IV) SiO2 označuje oxidy kyselín. Pri fúzii s pevným alkáliou sú soli kyseliny kremičitej tvorené hlavnými oxidmi a uhličitany:
S oxidom kremičitým (IV), iba kyselina melíky interaguje:
S touto reakciou je sklo leptané.
Vo vode sa oxid kremičitý (IV) nerozpustí a netedí s ním. Preto kyselina kremičitá sa získa nepriamo, pôsobí s kyselinou pri roztoku kremičitanu draselného alebo sodíka:
Zároveň sa môže získať kyselina kremičitá (v závislosti od koncentrácie počiatočných roztokov soli a kyseliny) vo forme štúdie podobnej hmotnosti obsahujúcej vodu a vo forme koloidného roztoku (Sol).
Kremíkové kyseliny. SiO 2 je anhydrid rady kyseliny kremičitovej, ktorých kompozícia môže byť exprimovaná všeobecným vzorcom xsio 2 × yh20, kde x a y — celé čísla:
1) x \u003d 1, y \u003d 1: SiO 2 x H20, t.j. H2 Sio 3 - kyselina metacremium;
2) X \u003d 1, Y \u003d 2: SiO 2 x 2H 2O, t.j. H4 SiO 4 - kyselina ortývacia;
3) h. \u003d 2, y \u003d 1: 2sio 2 x H20, t.j. H2 Si 2 O 5 - kyselina s dvojstupňou.
Kyselina kremičitá je konštruovaná z tetrahedrálnych konštrukčných jednotiek (v každom takomto spojení, atóm kremíka sa nachádza v strede tetrahedronu a atómy kyslíka sa nachádzajú na vrchole). Štrukturálne väzby, kombinujúce v reťazcoch, tvoria stabilnejšie kyseliny polycremium:
Zloženie takejto zlúčeniny môže byť exprimovaná vzorcom (H2 Si03) N. Zvyčajne je však kyselina kremičitá znázorňujúca vzorca H2 SiO3. H2 Sio 3 je veľmi slabý, trochu rozpustný vo vode. Pri zahrievaní sa ľahko rozpadne rovnakým ako kyselina koalická:
Všetky kyseliny kremičitej sú veľmi slabé (slabšie uhlie).
Kremičitany.Soli všetkých zavolania kyseliny kremičitej silikát Hoci sa spravidla vo vzdelávacej literatúre za kremičitanov implicituje soli kyseliny metakremium. Ich kompozícia je zvyčajne znázornená vzorcom vo forme zlúčenín prvkov oxidov. Napríklad CASIO3 kremičitan vápenatý môže byť vyjadrený nasledovne: Sao × Sio 2.
Silikáty kompozície R2O × NSIO2, kde R2O - oxidy sodné alebo draslíka, sa nazývajú rozpustné sklo A ich koncentrované vodné roztoky - kvapalné sklo. Sklo rozpustné sodík má najväčšiu hodnotu.
Pri stojacich na vzduchu sa čistí kremičitany roztok, pretože oxid uhoľnatý (IV) vo vzduchu (IV) vytesňuje kyselinu kremičitú zo svojich solí:
Kyselina kremičitá je prakticky nerozpustná vo vode - táto vlastnosť sa používa ako vysoko kvalitná reakcia na SiO 3 ion 2-.
Silikáty sa získajú fúziou oxidu kremičitého s alkáliou alebo karbonátmi:
Použitie kremičitanov.Sodík a kremičitany draselného sú najpoužívanejšie. Koncentrované roztoky týchto solí sa nazývajú kvapalné sklo;majú silnú maskulickú reakciu v dôsledku hydrolýzy. Kvapalné sklo sa používa pri výrobe lepidla a vodotesných tkanív. Kvapalné sklo sa používa ako spojivo pri výrobe betónu odolného voči kyselinám, ako aj na výrobu tmelu, spojovacie lepidlo. Sú impregnované tkaninami, drevom a papierom, aby im poskytli požiarnu odolnosť a vodotesné.
